bmt主催の講演会・交流会「カーボンニュートラル実現に向けた歯車システムとトライボロジー」が開催

　メカニカル・テック社『bmt ベアリング＆モーション・テック』編集部は3月28日、東京都中央区のTKP東京駅カンファレンスセンターで、「カーボンニュートラル実現に向けた歯車システムとトライボロジー」を開催した。コーディネーターは東京理科大学 佐々木信也教授で、当日は歯車システムの関係する電動車や洋上風力発電といった新領域でのトライボロジー課題と取り組みについて、以下のとおり4件の講演が行われ、また、講演の合間にトライボロジー関連の試験評価機器メーカーによる2件のショートプレゼンがなされた。

講演1「総説：カーボンニュートラル実現に向けた歯車システムとトライボロジー」佐々木信也氏（東京理科大学）

　トライボロジーは摩擦損失の低減や耐摩耗性向上という観点から機器の省エネや環境負荷低減に寄与してきたが、カーボンニュートラル（CN）社会実現に向けて環境性能の向上につながるトライボロジーの役割に期待が寄せられている。CN実現に期待される電気自動車（EV）の話題を取り上げ、システム小型化のためにモータの高速回転が求められるe-Axleの減速機の課題として、高速回転に伴うギヤや軸受のピッチング寿命低下への対策とともに摩擦損失の低減による効率向上が求められていると説明。この課題を踏まえて実施した4円筒マイクロピッチング試験や電圧印加試験などの評価結果やメカニズム解明に向けた取り組みなどについて述べた。

講演2「自動車用動力伝達技術研究組合（TRAMI）の考えるカーボンニュートラルシナリオと機械要素・潤滑技術への期待」太田義和氏（日産自動車／TRAMI）

　TRAMIの扱う研究領域は、自動車のエネルギー源から車輪の間のパワートレインであると説明しつつ、CN実現の切り口として、①電動パワートレインの高効率化（電費性能向上）による「走行時のCO2排出低減」と②パワートレインの小型化による省資源化とリデュースを含む材料置換による「製造時のCO2排出低減」を掲げた。それら課題を踏まえつつ、TRAMIはモータの超高回転化（5万rpm超）による小型・軽量・高効率な電動パワートレインを実現する技術を研究テーマとして設定。超高回転化に伴う高い減速比など諸課題を解決するための機械要素・潤滑技術への期待を述べた。2025年度以降の研究方針を示しつつ、TRAMIの超高回転化研究を通じ、産の連携強化と産学間の谷を埋め日本の自動車産業のさらなる活性化に貢献していく、と総括した。

ショートプレゼン1「カーボンニュートラル実現に向けた歯車システムとトライボロジー試験機」國井卓人氏（Rtec-Instruments）

　歯車システムのトライボロジー試験では、ギヤの実際の動き（転がり＋すべりの複雑な相互作用）をどれくらい再現できるかが課題となる。こうした歯車のトライボロジー試験に関して、同社の二円筒試験機「TRT-3000」や三円筒試験機「MPT-3000」は、摩耗・潤滑・摩擦特性の基礎的な評価手法として非常に有効で、特に、コストや試験の再現性、条件設定の自由度を重視する場合には、歯車試験の代替として積極的に活用する価値があり、試験のコストや時間の削減に期待できると総括した。

講演3「洋上風力発電における機械要素・潤滑技術への期待」松信 隆氏（戸田建設／日本風力発電協会）

　日本の洋上風資源が潤沢に存在するといった洋上風力発電への期待が高まる一方で、洋上風力では陸上風力に比べ資本費と運転維持費が多いためエネルギーコストを下げるためには設備利用率の向上が必要という課題がある。高風速地域には主に発電機定格出力の増加で発電量を増加し、低風速地域には主に原動機の受風面積（ローター径）を増加して対応する必要があるが、ロータ径の拡大に伴い主軸受の支持荷重が増加し、主軸受の定格荷重の増加への要求があるほか、主軸受の機能確認と型式認証取得のため試験設備が必要となり、中立の試験評価機関なども課題となっている。発電機の国内メーカー不在など日本の環境に合った風車がなく部品メーカーが育たないといった業界の動向を俯瞰した後、オープンイノベーションによる開発など日本が取るべき技術戦略や、設備利用率50%以上の風車要素技術と概念確立、国産風車と部品の開発競争力強化と市場参入といった我が国風車技術復活へのロードマップを示した。

ショートプレゼン2「スマート膜厚計で拓く！金属上の油膜評価と最新トライボロジー解析」岡本宗大氏（大塚電子）

　測定者や測定場所に縛られずに高精度な膜厚計測が可能なハンディタイプの測定器「スマート膜厚計」を紹介。形状のある部品のしゅう動部の油膜厚を簡単・リアルタイム観察が可能とした。また、工具や自動車部品上のダイヤモンドライクカーボン（DLC）膜の膜厚を非接触・非破壊で1秒程度の時間で測定できる顕微分光膜厚計「OPTM」や、フィルム製品などの膜厚をライン上において面でとらえることができる「ラインスキャン膜厚計」、CMPスラリーの粒径分布などが把握できるゼータ電位・粒子径・分子量測定システム「ELSZneo」、さらには、今まで見えなかったものが見える最新の光波動場三次元顕微鏡「MINUK」を紹介した。

講演4「電動車用超低粘度トランスアクスルオイルの技術課題と製品化開発」床桜 大輔 氏（トヨタ自動車）

　電動車のエネルギー損失の中でトランスアクスルの損失割合は大きく、特に潤滑油による撹拌抵抗が大きな要因とされる。潤滑油の低粘度化は撹拌損失低減による電費向上に寄与するだけでなく、モータの冷却性能向上につながり、全体の効率を高める一方で、低粘度化は金属しゅう動面農膜不足による摩耗や焼付き、電気絶縁性の悪化といった課題を伴う。これに対し、40℃動粘度が12mm²/secと低粘度でありながら潤滑性と電気絶縁性を確保した高信頼性のトランスアクスルオイルを開発した。これにより、電動車のWLTCモード燃費を１.2％以上向上しつつモータ・オイルクーラの冷却性向上で電動車ユニットに貢献できる。低粘度で信頼性を確保できる電動車オイルの添加剤パッケージを確立、本技術は今後の同社における電動化技術の柱であり、CNに大きく貢献するもの。今回完成した電動車オイルの添加剤パッケージをベースに将来ニーズに対する新規な機能を付与していく、総括とした。

　講演会終了後は、講師と参加者による交流会が催され、トライボロジー分野の横断的な情報交換と人的交流が、和やかながら活発に執り行われた。